蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的-關(guān)系課件

5、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系Relationshipbetweenstructureandfunctionofprotein生命學(xué)院張林生1可編輯課件PPTReversibleBindingofaProteintoaLigand:Oxygen-BindingProteins（蛋白與配體的可逆結(jié)合）ComplementaryInteractionsbetweenProteinsandLigands:TheImmuneSystemandImmunoglobulins（蛋白和配體的互補(bǔ)性相互作用）ProteinInteractionsModulatedbyChemicalEnergy:Actin,Myosin,andMolecularMotors（化學(xué)能調(diào)控的蛋白質(zhì)相互作用）蛋白質(zhì)功能PROTEINFUNCTION

許多蛋白質(zhì)的功能包括其他分子可逆的結(jié)合2可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化3可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能肌紅蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)輔基血紅素O2與肌紅蛋白的結(jié)合O2的結(jié)合改變肌紅蛋白的構(gòu)象肌紅蛋白結(jié)合氧的定量分析（氧結(jié)合曲線）4可編輯課件PPT5可編輯課件PPT6可編輯課件PPT血紅素結(jié)構(gòu)肌紅蛋白與氧的結(jié)合主要通過其中的血紅素輔基結(jié)合，其中央的Fe（II）形成6個(gè)配位鍵，可以與氧結(jié)合。卟啉環(huán)也可以與Cu（I）結(jié)合最終形成血藍(lán)蛋白7可編輯課件PPTO2與肌紅蛋白的結(jié)合8可編輯課件PPT卟啉環(huán)9可編輯課件PPT10可編輯課件PPT11可編輯課件PPT12可編輯課件PPT空間位阻13可編輯課件PPT14可編輯課件PPTO2與肌紅蛋白的結(jié)合15可編輯課件PPT氧合改變MB的構(gòu)象0.026nm的位移去氧肌紅蛋白中由于His93的拉動(dòng)，F(xiàn)e（II）移出卟啉環(huán)平面；O2的結(jié)合將Fe拉回原位16可編輯課件PPT組氨酸F8和F7與HEM形成配位鍵17可編輯課件PPT組氨酸O2和HisF8與血紅素形成配位鍵18可編輯課件PPT肌紅蛋白結(jié)合氧的定量分析

（氧結(jié)合曲線）MbO2Mb+O2[MbO2][Mb][O2]K=[MbO2][Mb]+[MbO2]Y==[O2]K+[O2]O2pO2K+pO2Y=O2蛋白質(zhì)與配體的可逆結(jié)合——肌紅蛋白與血紅蛋白去氧Mb氧合Mb19可編輯課件PPT氧分?jǐn)?shù)飽和度（fractionalsatuation）

肌紅蛋白分子總數(shù)氧合肌紅蛋白分子數(shù)20可編輯課件PPTY=1Mb被氧完全飽和Y=0.5p(O2)=K=P50P50

：Mb被氧半飽和時(shí)的氧分壓21可編輯課件PPT肌紅蛋白氧合曲線pO2K+pO2Y=O2p50=K=2.8torrY=0.5雙曲線型蛋白質(zhì)與配體的可逆結(jié)合——肌紅蛋白與血紅蛋白肌紅蛋白的氧飽和曲線。22可編輯課件PPTnH=1非協(xié)同nH＞1正協(xié)同nH=n完全協(xié)同Hill系數(shù)與配體的結(jié)合23可編輯課件PPT肌紅蛋白氧合曲線2靜脈血中氧分壓線粒體中氧分壓蛋白質(zhì)與配體的可逆結(jié)合——肌紅蛋白與血紅蛋白24可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化25可編輯課件PPT血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)氧結(jié)合引起的血紅蛋白構(gòu)象變化血紅蛋白的協(xié)同性氧結(jié)合（Hb氧結(jié)合曲線）H+、CO2和BPG對(duì)血紅蛋白結(jié)合氧的影響26可編輯課件PPT血紅蛋白是由α2β

2組成的四聚體，每個(gè)亞基都有一個(gè)血紅素輔基，和一個(gè)氧結(jié)合部位。每一個(gè)亞基相當(dāng)于一個(gè)肌紅蛋白。27可編輯課件PPT血紅蛋白的結(jié)構(gòu)（四聚體）28可編輯課件PPT卟啉鐵29可編輯課件PPT肌紅蛋白血紅蛋白α

血紅蛋白β30可編輯課件PPT31可編輯課件PPT32可編輯課件PPT33可編輯課件PPT有9個(gè)位置的殘基是所有研究過的血紅蛋白所共有的。這些高度保守的殘基對(duì)血紅蛋白分子的功能有著特殊重要的意義近側(cè)組氨酸F8遠(yuǎn)側(cè)組氨酸E7PheCD1和LeuF4與血紅素接觸。TyrHC2通過在H和F螺旋之間形成一個(gè)鏈內(nèi)氫鍵以穩(wěn)定分子GlyB6也是一個(gè)保守殘基，這可能由于它的體積小，因?yàn)榇笥跉湓拥膫?cè)鏈將不允許B和E螺旋彼此接近得如此緊密ProC2也很重要，因?yàn)樗芤餋螺旋的終止，因而規(guī)定了C螺旋的一端34可編輯課件PPT35可編輯課件PPT血紅蛋白的四個(gè)亞基之間通過次級(jí)鍵結(jié)合在一起，其中不同的亞基之間的結(jié)合緊密，在血紅蛋白和氧結(jié)合的過程中，亞基之間的締合會(huì)受到影響。36可編輯課件PPT血紅蛋白可看成是αβ-二聚體的二聚體每個(gè)αβ-二聚體作為一個(gè)剛體移動(dòng)37可編輯課件PPT人在不同的發(fā)育階段血紅蛋白亞基的種類是不同的。至少有7種基因：α、β、Aγ、Gγ、δ、ε、ζ成人血紅蛋白主要是HbA(HbA1),其亞基組成為α2β2;次要組分是HbA2，其亞基組成為α2δ2（約占總Hb的2%）胎兒血紅蛋白簡(jiǎn)稱HbF，亞基組成為α2γ2（Aγ和Gγ均存在于HbF中，其差別僅在于第136位上的Ala改變?yōu)镚ly）。HbF的γ鏈和β鏈很相似，也由146個(gè)氨基酸組成但是γ鏈中的H21（第143位）殘基是Ser，而不是β鏈中的His。這樣就減少了BPG（2，3-二磷酸甘油酸）分子結(jié)合部位的正電荷，也即減低了對(duì)BPG的親和力。HbF對(duì)BPG的親和力減低使得它對(duì)氧的親和力增高。因此獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)的胎兒能有效地通過胎盤從母體的血循環(huán)中吸收氧。38可編輯課件PPT血紅蛋白亞基之間可通過離子鍵相互作用，從而穩(wěn)定其四級(jí)結(jié)構(gòu)。在與氧結(jié)合的過程中，亞基間的離子鍵發(fā)生變化。39可編輯課件PPT40可編輯課件PPTHb的氧合與構(gòu)象的改變氧合作用改變Hb四級(jí)結(jié)構(gòu)41可編輯課件PPT未結(jié)合氧的T態(tài)，T態(tài)時(shí)，形成鹽橋，Hb的氧合與構(gòu)象的改變42可編輯課件PPT與氧結(jié)合的R態(tài)，R態(tài)時(shí)，鹽橋斷裂Hb的氧合與構(gòu)象的改變43可編輯課件PPTHb的氧合與構(gòu)象的改變44可編輯課件PPT45可編輯課件PPT46可編輯課件PPT氧結(jié)合引起的血紅蛋白構(gòu)象變化當(dāng)血紅素氧合時(shí)分子的這兩個(gè)αβ二聚體半分子彼此滑移。如果一個(gè)αβ-二聚體固定不動(dòng)，則另一個(gè)αβ-二聚體將繞一個(gè)設(shè)想的通過兩個(gè)αβ-二聚體的偏心軸旋轉(zhuǎn)15。并平移0.08nm此時(shí)在兩個(gè)αβ-二聚體之間的界面上某些原子將移動(dòng)多至0.6nm47可編輯課件PPT48可編輯課件PPT肌紅蛋白和血紅蛋白的氧飽和曲線的比較血紅蛋白對(duì)氧的結(jié)合具有分子開關(guān)效應(yīng)。血紅蛋白中各亞基之間存在協(xié)同效應(yīng)。49可編輯課件PPTHb的協(xié)同性氧合50可編輯課件PPT然而實(shí)際觀測(cè)到的氧結(jié)合曲線并不符合n=4的曲線，而是n=2.851可編輯課件PPT(R)relaxedstate(T)tensestate血中氧分子的運(yùn)送：Lung氧分子HemoglobinMyoglobinMuscle靜脈動(dòng)脈環(huán)境氧高時(shí)Hb快速吸收氧分子環(huán)境氧低時(shí)Hb迅速釋放氧分子釋放氧分子后Hb變回

Tstate任何一個(gè)亞基接受氧分子后，會(huì)增進(jìn)其它亞基吸附氧分子的能力52可編輯課件PPTHb結(jié)合氧的調(diào)節(jié)1、H+、CO2促進(jìn)O2的釋放碳酸酐酶H+—Hb氧合的拮抗物pH降低時(shí)：促進(jìn)氧的釋放緩沖血液pH53可編輯課件PPT在氧分壓不變時(shí)，低pH能促進(jìn)更多的氧釋放Bohr效應(yīng)54可編輯課件PPTCO2與Hb的結(jié)合釋放的H+有助于Bohr效應(yīng)氨甲酸可形成額外的鹽橋：穩(wěn)定T態(tài)促進(jìn)氧的釋放55可編輯課件PPTH+和CO2降低血紅蛋白對(duì)O2的親和力pH的降低使S曲線右移，即氧合能力降低，促使O2解離。組織呼吸釋放CO2，CO2

進(jìn)入紅細(xì)胞H2O+CO2H2CO2+H++HCOH促使HbO2解離，因而有利于從肺向組織運(yùn)送O2H和CO2結(jié)合于Hb從組織運(yùn)送到肺部，HCO2從血漿運(yùn)送至肺肺部的高氧分壓使O2與Hb結(jié)合，促使H和CO2解離，H+與HCO2結(jié)合H2CO2，然后分解為H2O和CO2經(jīng)肺排出。H+是Hb氧合的別構(gòu)抑制劑56可編輯課件PPTBPG—2,3-二磷酸甘油酸

2,3-bisphosphoglyceratePBG降低血紅蛋白對(duì)氧的親和力。BPG降低Hb對(duì)氧的親和力Hb四聚體只有一個(gè)BPG結(jié)合部位—4個(gè)亞基締合形成的中央空穴內(nèi)2，3-二磷酸甘油酸——Hb異促別構(gòu)調(diào)節(jié)的效應(yīng)物57可編輯課件PPTBPG58可編輯課件PPTBPG的結(jié)合59可編輯課件PPTBPG的結(jié)合60可編輯課件PPT離子鍵穩(wěn)定T態(tài)61可編輯課件PPTBPG的結(jié)合PBG和血紅蛋白的結(jié)結(jié)合位點(diǎn)遠(yuǎn)離氧結(jié)合位點(diǎn)。胎兒通過臍帶從母體中獲得氧，所以胎兒的血紅蛋白和氧的親和力必須大于成年人。a2r2,r亞基和PBG結(jié)合力下降。PBG表面的負(fù)電荷和分子表面的正電荷相互作用。R態(tài)，PBG不能和HB結(jié)合。62可編輯課件PPTBPG的結(jié)合63可編輯課件PPT

hemoglobinfetalHbF(α2γ2)

對(duì)氧的親和力比成人高

——Ser取代His

與BPG結(jié)合能力減弱氧合Hb中央空穴太小，容納不了BPG,BPG對(duì)R態(tài)Hb親和力的大小順序?yàn)?HbO2>Hb(O2)2>Hb(O2)3BPG與Hb(O2)4不結(jié)合64可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化65可編輯課件PPT血紅蛋白分子病分子病是遺傳的鐮刀狀細(xì)胞貧血病其他血紅蛋白病地中海貧血分子?。河捎诨蛲蛔?，導(dǎo)致蛋白質(zhì)中氨基酸種類發(fā)生變化，并引起功能降低或喪失。

鐮刀型貧血癥（sickle-cellanemia）66可編輯課件PPT分子病是遺傳的遺傳病分子突變有害突變消失中立突變無影響有益突變占優(yōu)勢(shì)67可編輯課件PPTAlmost500geneticvariantsofhemoglobinareknowntooccurinthehumanpopulation;allbutafewarequiterare.鐮刀狀貧血病—血液中大量出現(xiàn)鐮刀紅細(xì)胞，患者因此缺氧窒息。它是最早認(rèn)識(shí)的一種分子病.死亡率極高。由于遺傳基因突變導(dǎo)致血紅蛋白分子結(jié)構(gòu)突變血紅蛋白?。╤emoglobinopathy),是由于α或β鏈發(fā)生了變化，鐮刀狀紅細(xì)胞貧血癥。地中海貧血（thalassemia),是由于缺少了α或β鏈。68可編輯課件PPTHbA:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-LysCOOHHbS:H2N-Val-His-Leu-Thr-Pro-Val-Glu-LysCOOHHbSβ-亞基的變化

Glu（極性）Val（非極性）69可編輯課件PPT鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥70可編輯課件PPTTheaminoacidresiduesatposition6lieatthesurfaceofthehemoglobinmoleculeInHbA,Glu的R側(cè)鏈?zhǔn)菐ж?fù)電荷的離子，而HbS

的Val側(cè)鏈?zhǔn)欠菢O性的疏水基團(tuán).此變化降低了去氧蛋白的溶解度，Val側(cè)鏈形成一個(gè)突起，與另一個(gè)HbS上的互補(bǔ)口袋通過疏水作用聚集沉淀71可編輯課件PPT72可編輯課件PPT其他血紅蛋白病突變發(fā)生在血紅蛋白表面突變發(fā)生在血紅素基附近突變發(fā)生在特異的部位突變發(fā)生在亞基界面上Seeyourbookonpage26973可編輯課件PPT地中海貧血Seeyourbookonpage27074可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化75可編輯課件PPT免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白免疫系統(tǒng)免疫系統(tǒng)能識(shí)別自我和非我在細(xì)胞表面的分子相互作用引發(fā)免疫反應(yīng)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和類別基于抗體-抗原相互作用的生化分析方法76可編輯課件PPT免疫系統(tǒng)體液免疫細(xì)胞免疫B淋巴細(xì)胞T淋巴細(xì)胞抗體IgT-cell受體輔助T細(xì)胞細(xì)菌、病毒或大分子識(shí)別侵染細(xì)胞和寄生蟲分泌細(xì)胞因子(interleukins)刺激T細(xì)胞，B細(xì)胞.巨噬細(xì)胞IgGFcreceptor吞噬抗體結(jié)合的病毒77可編輯課件PPT能引起免疫反應(yīng)的任何分子或病原體稱為抗原(antigen).一個(gè)單獨(dú)的抗體或T細(xì)胞受體只能結(jié)合抗原內(nèi)的一個(gè)特定分子結(jié)構(gòu)，稱為它的抗原決定簇(antigenicdeterminant)或表位(epitope).相對(duì)分子質(zhì)量小于5000的分子一般沒有抗原性。這種本身無抗原性，與載體蛋白結(jié)合后有了抗原性的物質(zhì)稱為半抗原(hapten).保守域可變域重鏈輕鏈78可編輯課件PPT典型的免疫球蛋白包括12個(gè)結(jié)構(gòu)域，b-sheet占主導(dǎo)地位79可編輯課件PPT免疫系統(tǒng)能識(shí)別自我和非我免疫系統(tǒng)必須識(shí)別和破壞入侵的病原，也必須識(shí)別和不破壞生物“自我”的正常蛋白質(zhì)和細(xì)胞.宿主中蛋白質(zhì)抗原的檢測(cè)是由MHC(majorhistocompatibilitycomplex)蛋白介導(dǎo)的。膜蛋白、呈遞抗原給T細(xì)胞MHC是種復(fù)合體,一種抗原的基因群,全稱為“主要組織相容性復(fù)合體”,即指某一染色體上一群緊密連鎖的基因群。80可編輯課件PPT結(jié)合抗原肽的裂隙81可編輯課件PPTMHCproteins與細(xì)胞內(nèi)被消化的蛋白質(zhì)的肽片段結(jié)合，并將它們展示在細(xì)胞的外表面.這些肽正常情況下來自于典型的細(xì)胞蛋白質(zhì)的消化，但在病毒感染期間病毒蛋白液被消化，并由MHCproteins展出.由MHCproteins展出的外來蛋白質(zhì)的肽段是免疫系統(tǒng)識(shí)別為非我（nonself）的抗原T-cell受體與這些片段的結(jié)合，導(dǎo)致免疫反應(yīng)的后續(xù)步驟。82可編輯課件PPTInclassIMHCproteins,thesmallβ

chainisinvariantbuttheaminoacidsequenceoftheα

chainexhibitsahighdegreeofvariability,localizedinspecificdomainsoftheproteinthatappearontheoutsideofthecell.Eachhumanproducesuptosixdifferentα

chainsforclassIMHCproteins.83可編輯課件PPT84可編輯課件PPTThegroovecanbefilledbyapeptidefrom8to10residueslonginanextendedconformation.85可編輯課件PPT86可編輯課件PPTInclassIIMHCproteins,boththeα

andβ

chainshaveregionsofrelativelyhighvariabilityneartheiramino-terminalends.87可編輯課件PPTpeptidesbetween13and18residueslongarebound.88可編輯課件PPTSelf/nonselfrecognization所以Tc細(xì)胞、TH細(xì)胞、Bcell在成熟過程中都要經(jīng)過嚴(yán)格的選擇，避免它們識(shí)別自身蛋白的呈遞多肽。89可編輯課件PPT在細(xì)胞表面的分子相互作用引發(fā)免疫反應(yīng)90可編輯課件PPT91可編輯課件PPT92可編輯課件PPT免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和類別ImmunoglobulinG(IgG)是血清中最基本的一類抗體，也是血清中最豐富的蛋白之一.IgGhasfourpolypeptidechains:twolargeones,calledheavychains,andtwo

lightchains,通過非共價(jià)鍵和二硫鍵連接成Mr150,000的復(fù)合體.93可編輯課件PPTL鏈和H鏈都可分為:可變區(qū)（variabledomain,V區(qū)）和恒定區(qū)(constantdomain,C區(qū)）IgG分子的基部與它的兩個(gè)臂的連接處稱鉸鏈區(qū)（hingeregion).94可編輯課件PPTimmunoglobulinG(IgG)可以被papain木瓜蛋白酶水解成3個(gè)50-kd片段.其中2個(gè)片段為抗體.稱為Fab(F代表片段,ab為抗體鏈)另一個(gè)片段稱Fc為基部片段，恒定區(qū)，由于該片段易于結(jié)晶，沒有抗原95可編輯課件PPT抗體的各恒定區(qū)（CL，CH1，CH2和CH3）之間，可變區(qū)（VL，VH）之間存在同源序列AnIgGmoleculeconsistsofatotalof12immunoglobulindomains.每個(gè)結(jié)構(gòu)域約含110個(gè)氨基酸，不論恒定區(qū)還是可變區(qū)都有一個(gè)二硫鍵。96可編輯課件PPTV區(qū)C區(qū)VL+VH功能區(qū)：抗原結(jié)合部位CH3功能區(qū)：是Ig與其Fc受體結(jié)合的部位(固定細(xì)胞）CL和CH區(qū)：具有同種異型抗體的遺傳標(biāo)記。CH2區(qū)：IgG的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)和通過胎盤的部位功能區(qū)的作用97可編輯課件PPT98可編輯課件PPT99可編輯課件PPT免疫球蛋白的分類Lightchain:κlightchainandλlightchainCH:γ、α、μ、δ、εCHγαδ330個(gè)氨基酸CHεμ440個(gè)氨基酸100可編輯課件PPT101可編輯課件PPT功能亞類

IgG1IgG2IgG3IgG4特異性結(jié)合抗原+++

+++

++++++激活補(bǔ)體（經(jīng)典）++ + +++-通過胎盤 ++ ± ++++結(jié)合SPA +++ +++—+++結(jié)合FcrR +++ -/+++++/-占血清中Ig總量(%)60-7015-205-101-7

人IgG亞類比較102可編輯課件PPT103可編輯課件PPT

IgG1、IgG2和IgG3能通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體血清含量最高(75%～85%),也是丙種球蛋白的主要成分半衰期較長(zhǎng)（16～24d）主要的抗感染抗體(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫調(diào)理作用)參與II、III型超敏反應(yīng)IgG的特點(diǎn)104可編輯課件PPT為五聚體，是分子量最大的Ig，稱巨球蛋白。IgM激活補(bǔ)體、結(jié)合抗原、免疫調(diào)理作用比IgG強(qiáng)天然血型抗體是IgMIgM105可編輯課件PPTIgM是個(gè)體發(fā)育中最早產(chǎn)生的抗體，胚胎晚期已能合成，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，提示胎兒曾有宮內(nèi)感染IgM是抗原刺激后出現(xiàn)最早的抗體，半衰期短，故檢測(cè)IgM水平可用于傳染病的早期診斷。mIgM是B細(xì)胞抗原受體（BCR）的主要成分也可參與II、III型超敏反應(yīng)IgM的特點(diǎn)106可編輯課件PPT分為血清型和分泌型兩種。血清型IgA主要由腸系膜淋巴組織中的漿細(xì)胞產(chǎn)生，為單體。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等處的固有層中漿細(xì)胞產(chǎn)生，為雙體、三體或多體。sIgA主要存在于唾液、淚液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。IgA107可編輯課件PPTIgA的特點(diǎn)參與皮膚粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高濃度的sIgA母乳喂養(yǎng)通過替代途徑激活補(bǔ)體參與Ⅲ型超敏反應(yīng)108可編輯課件PPTsIgA的合成和主要作用部位在黏膜109可編輯課件PPTIgD是B細(xì)胞的重要表面標(biāo)志B細(xì)胞的分化過程中首先出現(xiàn)mIgM，mIgD的出現(xiàn)標(biāo)志著B細(xì)胞成熟對(duì)防止免疫耐受有一定作用IgD110可編輯課件PPT血清中含量最低可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞上的高親和力Fcε受體（FcεRⅠ）結(jié)合，引起Ⅰ型超敏反應(yīng)FcεRⅡ分布于巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞IgE111可編輯課件PPT肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與功能血紅蛋白分子病免疫系統(tǒng)和免疫球蛋白肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化112可編輯課件PPT肌球蛋白絲、肌動(dòng)蛋白絲與肌肉收縮肌纖維的結(jié)構(gòu)肌原纖維由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成骨骼肌的相關(guān)蛋白質(zhì)肌肉收縮的機(jī)制：肌絲滑動(dòng)模型鈣離子通道和鈣泵控制收縮-松弛循環(huán)113可編輯課件PPT生物體運(yùn)動(dòng).細(xì)胞運(yùn)動(dòng).器官和細(xì)胞內(nèi)大分子運(yùn)動(dòng).涉及到這類運(yùn)動(dòng)的主要是分子發(fā)動(dòng)機(jī)的蛋白質(zhì)Motorproteins發(fā)動(dòng)機(jī)蛋白液稱分子發(fā)動(dòng)機(jī)molecularmotors,所有這些運(yùn)動(dòng)都涉及到化學(xué)能

(ATP),轉(zhuǎn)換ATP能成為運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能.ATP水解驅(qū)動(dòng)和控制構(gòu)象變化，結(jié)果是一個(gè)分子(molecularmotors)相對(duì)于另一個(gè)分子（微絲或微管）發(fā)生滑動(dòng)或步行.114可編輯課件PPTMotilitysystemMotorproteinMolecularmotorTrackprotein軌道蛋白myosinKinesin驅(qū)動(dòng)蛋白Dynein動(dòng)力蛋白Microfilament微絲Microtubule微管115可編輯課件PPTSkeletalMuscleMyosinandMuscleContractionFourdifferentkindsofmusclearefoundinanimals.骨骼?。╯keletalmuscle）,心臟肌(heartmuscle),平滑?。╯moothmuscle）,and（肌上皮細(xì)胞）myoepithelialcells.Thecellsofthelatterthreetypescontainonlyasinglenucleusandarecalledmyocytes肌細(xì)胞.Thecellsofskeletalmusclearelongandmultinucleateandarereferredtoasmusclefibers肌纖維.116可編輯課件PPTThefastestresponses(ontheorderofmilliseconds)areobservedforfast-twitchskeletalmuscle(快縮骨胳?。?andtheslowestresponses(ontheorderofseconds)arefoundinsmoothmuscle.Slow-twitchskeletalmuscle（慢縮骨胳肌）

tissuedisplaysanintermediateresponsetime.117可編輯課件PPT肌纖維的結(jié)構(gòu)骨骼肌由平行的肌纖維束組成每個(gè)肌纖維是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)5cm，直徑20to100μm的柱形多核細(xì)胞.Eachfibercontainsabout1,000myofibrils肌原纖維,2μmindiameter肌纖維中含有許多線粒體，肌肉收縮時(shí)提供能源ATP內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，稱為肌質(zhì)網(wǎng)(sarcoplasmicreticulum)很發(fā)達(dá)，分布在各個(gè)肌原纖維的周圍，肌肉收縮時(shí)由它提供所需的Ca2+。118可編輯課件PPTI帶A帶Z盤M盤H區(qū)肌節(jié)Sarcomere119可編輯課件PPT肌原纖維由粗絲和細(xì)絲構(gòu)成120可編輯課件PPT121可編輯課件PPT122可編輯課件PPT123可編輯課件PPTTheF-actinhelixisthecoreofthethinfilament,towhichtropomyosin(原肌球蛋白）

andthetroponincomplex（肌鈣蛋白復(fù)合體）

alsoadd.124可編輯課件PPT骨骼肌的相關(guān)蛋白質(zhì)除骨胳肌的主要蛋白質(zhì)外，尚有多種蛋白質(zhì)在維持肌肉結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)肌肉收縮方面起著重要作用。肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白共占肌絲蛋白的65%，原肌球蛋白和肌鈣蛋白各占5%，因此其他的調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)蛋白約占肌絲蛋白的25%共分為：肌球蛋白相關(guān)蛋白(myosin-associatedprotein)和肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白(actionassociatedprotein)125可編輯課件PPT肌球蛋白相關(guān)蛋白包括在M盤中發(fā)現(xiàn)的3種蛋白。M蛋白，肌中蛋白(myomesin),肌酸激酶(creatinekinase)，這三種蛋白在M盤的締合維持肌球蛋白絲的結(jié)構(gòu)完整性。肌酸激酶促進(jìn)肌肉收縮期間被消耗的ATP快速再生。此外還發(fā)現(xiàn)與粗絲有關(guān)蛋白質(zhì)：C蛋白，F(xiàn)蛋白和H蛋白。CproteininhibitsmyosinATPaseactivityatlowionicstrengthbutactivatesitatphysiologicalionicstrength.126可編輯課件PPT肌動(dòng)蛋白相關(guān)蛋白包括：α-輔肌動(dòng)蛋白(α-actinin)和副原肌球蛋白(paratropomyosin).肌動(dòng)蛋白絲的一端是以有規(guī)則的方式連接在Z盤上的。與Z盤有關(guān)的蛋白質(zhì)有：α-actinin,desmin（結(jié)蛋白）和波形蛋白(vimentin).127可編輯課件PPT另2個(gè)細(xì)胞骨架蛋白：tinin（肌連蛋白，alsoconnectin）和伴肌動(dòng)蛋白(nebulin),占肌絲總蛋白的15%.他們共同形成肌原纖維周圍的柔性絲狀網(wǎng)。Tinin是一種彈性蛋白，在張力下能伸展。肌連蛋白是現(xiàn)在已知最大的蛋白質(zhì)，心肌肌連蛋白有26926個(gè)氨基酸殘基組成，相對(duì)分子質(zhì)量為2993×103。其序列主要(90%)由244個(gè)免疫球蛋白和纖連蛋白3(FN3)結(jié)構(gòu)域組成。在肌連蛋白的中央是一個(gè)新的結(jié)構(gòu)花式(motif)，由PEVK（pro-glu-val-lys)的重復(fù)單位組成。PEVK結(jié)構(gòu)可能起彈簧裝置的作用，在肌肉伸展之后可拉動(dòng)肌肉恢復(fù)原形，并且也可能在調(diào)節(jié)肌纖維的強(qiáng)度和彈性方面起作用。128可編輯課件PPT129可編輯課件PPT肌肉收縮的機(jī)制：肌絲滑動(dòng)模型directionalcharacterofmyosinandactin130可編輯課件PPT131可編輯課件PPT132可編輯課件PPT微管及其馬達(dá)Oneofthesimplestself-assemblingstructuresfoundinbiologicalsystemsisthemicrotubule微管,oneofthefundamentalcomponentsoftheeukaryoticcytoskeletonand